JP6846659B2

JP6846659B2 - 管理装置、及び蓄電システム

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Publication number: JP6846659B2
Application number: JP2018539663A
Authority: JP
Inventors: 守向野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2021-03-24
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Description

本発明は、蓄電モジュールを管理するための管理装置、及び蓄電システムに関する。

近年、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池が様々な用途で使用されている。例えば、ＥＶ(Electric Vehicle)、ＨＥＶ (Hybrid Electric Vehicle)、ＰＨＶ(Plug-in Hybrid Vehicle)の走行用モータに電力を供給することを目的とする車載用途、ピークシフト、バックアップを目的とした蓄電用途、系統の周波数安定化を目的としたＦＲ（Frequency Regulation）用途等に使用されている。これらの用途に使用される蓄電モジュールとして、複数のセルを並列に接続した蓄電ブロックを、複数直列に接続した多並多直の蓄電モジュールが広く普及している。

多並多直の蓄電モジュールにおいて、蓄電ブロックを形成する１つのセルに異常が発生した場合、異常を直ぐに検出することは難しい。例えば、ヒューズ溶断等によりセルが断線した場合でも、当該セルと並列接続されている他のセルにより、蓄電ブロックの電圧は直ぐには急低下しない。またセルが微小短絡した場合も、蓄電ブロックの電圧が直ぐに急低下することはない。

異常セルの検出方法として、複数の蓄電ブロックの電圧を監視し、閾値以上の乖離が発生した蓄電ブロックに異常セルが発生していると判定する方法がある。また、各蓄電ブロックの内部抵抗と全体の内部抵抗との差異が閾値を超えている場合、当該蓄電ブロックに異常セルが発生していると判定する方法もある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１９５１２９号公報

上述した、電圧値の差異や内部抵抗値の差異が閾値を超えるか否かを判定して、異常セルを含む蓄電ブロックを検出する方法では、誤検出を防止するために閾値を大きめに設定する必要があり、異常検出までに時間がかかる。また、蓄電ブロック間の均等化制御により、蓄電ブロック間の電圧差が補正され、異常検出に至らないケースも発生する。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、異常セルを含む蓄電ブロックを短時間で高精度に検出する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の管理装置は、蓄電セルをｍ（ｍは１以上の整数）個、並列に接続した蓄電ブロックを、ｎ（ｎは２以上の整数）個、直列に接続した蓄電モジュールを管理する管理装置であって、前記ｎ個の蓄電ブロックのｎ個の電圧を計測する電圧計測部と、前記ｎ個の蓄電ブロックに対して、計測した電圧値の大小の順で、大きい順／小さい順に、順位を付与する順位付与部と、正常時の順位状態に対して、異なる順位状態となった際に異常検知する判定部と、を備える。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、異常セルを含む蓄電ブロックを短時間で高精度に検出することができる。

本発明の実施の形態に係る蓄電システムの構成例を示す図である。図１の制御部及び記憶部の構成例を示す図である。電池ブロックの状態区分の一例を示す図である。図４（ａ）、（ｂ）は、異常セルを含む電池ブロックと正常な電池ブロックそれぞれのＳＯＣと電圧の関係を示す図である。本発明の実施の形態に係る電池管理装置の動作例を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電システム１の構成例を示す図である。蓄電システム１は蓄電モジュール２０及び電池管理装置１０を備える。蓄電モジュール２０は、ｎ（ｎは２以上の整数）個の電池ブロック（第１電池ブロックＢ１、第２電池ブロックＢ２、・・・、第ｎ電池ブロックＢｎ）が直列に接続されて構成される。第１電池ブロックＢ１は、ｍ（ｍは１以上の整数）個の電池セルＳ１１−Ｓ１ｍが並列に接続されて構成される。第２電池ブロックＢ２及び第ｎ電池ブロックＢｎも同様である。電池セルには、リチウムイオン電池セル、ニッケル水素電池セル、鉛電池セル等を使用することができる。以下、本明細書ではリチウムイオン電池セルを使用する例を想定する。なお図１では１つの蓄電モジュール２０を描いているが、複数の蓄電モジュールをさらに直列に接続して出力電圧を増加させることもできる。

複数の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎと直列に電流検出素子としてシャント抵抗Ｒ１が接続される。複数の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎのそれぞれの近傍に、温度検出素子として複数のサーミスタＴ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎが設置される。なお、設置されるサーミスタの数は電池ブロックの数より少なくてもよく、例えば２つの電池ブロックに１つのサーミスタを設置してもよい。

電池管理装置１０は電圧計測部１１、温度計測部１２、電流計測部１３、制御部１４及び記憶部１５を含む。電圧計測部１１は、複数の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの各電圧値を所定のサンプリング周期（例えば、１秒周期）で計測し、制御部１４に出力する。電圧計測部１１は例えば、差動アンプ、ＡＤ変換器を含んで構成される。

温度計測部１２は、複数のサーミスタＴ１、Ｔ２、・・・、Ｔｎの各出力値をもとに複数の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの各温度値を計測し、制御部１４に出力する。温度計測部１２は例えば、分圧抵抗、差動アンプ、ＡＤ変換器を含んで構成される。電流計測部１３は、シャント抵抗Ｒ１の両端電圧をもとに蓄電モジュール２０に流れる電流値を計測し、制御部１４に出力する。電流計測部１３は例えば、差動アンプ、ＡＤ変換器を含んで構成される。

図２は、図１の制御部１４及び記憶部１５の構成例を示す図である。制御部１４はＳＯＣ(State Of Charge)算出部１４１、状態区分部１４２、順位付与部１４３、度数分布情報生成部１４４、一時保持部１４５、基準度数分布情報更新部１４６、比較部１４７、異常判定部１４８を含む。制御部１４の構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源として、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。記憶部１５は基準度数分布情報保持部１５１を含み、不揮発性メモリで実現できる。

順位付与部１４３は、電圧計測部１１により計測されたｎ個の電圧値に、値が大きい順順（降順）に順位を付与する。なお、値が小さい順（昇順）に順位を付与してもよい。以下の説明では、計測されたｎ個の電圧値に順位を降順に付与する例を想定する。順位を付与するタイミングは、電圧計測部１１による計測周期と同期していてもよいし、当該計測周期より長い周期に同期していてもよい。例えば、電圧計測の度に順位を付与してもよいし、１回おきに順位を付与してもよい。

同じ容量および同じ仕様の電池セルを同じ数、並列接続した電池ブロック間においても、電池セルの個体差（例えば、プロセスバラツキ）や、設置位置による環境の違い（例えば、温度バラツキ）により、電圧に小さな違いが発生する。また電圧計測部１１内の差動アンプやＡＤ変換器の素子バラツキによっても、電池ブロック間の電圧に計測誤差が発生する。これらバラツキは、機器の特徴量として、各電池ブロックの電圧計測値に固有の大小関係を与え、更に正常時、異常時では異なる関係性となる。

度数分布情報生成部１４４は、ｎ個の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎごとに、設定期間内に順位付与部１４３により付与された、計測電圧の順位を集計して、電圧順位の度数分布情報を生成する。当該設定期間は例えば、１０秒、１分、１０分などに設定される。

ＳＯＣ算出部１４１は、ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）法または電流積算法により、各電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、ＢｎのＳＯＣを算出し、状態区分部１４２に出力する。リチウムイオン電池ではＳＯＣとＯＣＶとの間に安定的な関係があるため、各電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、ＢｎのＯＣＶから、各電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、ＢｎのＳＯＣを推定することができる。また電流積算法では、充放電中のＳＯＣも推定することができる。充放電開始前のＳＯＣを初期値とし、電流積算により増減するＳＯＣの変動分を当該初期値に加えることにより、現在のＳＯＣを推定する。

状態区分部１４２は、電圧計測時の各電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの状態を区分する。具体的には、予め設定された複数の区分の中から、該当する区分を選択する。複数の区分は、電池ブロックのＳＯＣ、電池ブロックの温度、電池ブロックに流れる電流の向き、及び電池ブロックに流れる電流の値、の少なくとも１つの項目を基準に予め分類された区分である。

図３は、電池ブロックの状態区分１５１ａの一例を示す図である。図３に示す例では、第１階層の区分として、電池ブロックのＳＯＣを５つの区間に分類している。第２階層の区分として電池ブロックの温度を、低温範囲と常温範囲の２つに分類している。第３階層の区分として、電池ブロックに流れる電流の向きを充電方向と放電方向の２つに分類している。第４階層の区分として、電池ブロックに流れる電流の値を２つの区間に分類している。従って全体として４０の状態に区分される。充放電していない状態は、放電区分の１つに含める。なお電流計測の誤差等を考慮し、充放電していない状態に幅（例えば、−１００ｍＡ〜＋１００ｍＡ）を設定しても良い。

なお階層数および各階層の分割数は一例である。階層数および／または各階層の分割数を増やすほど、電池セルの異常検出の精度を向上させることができるが、処理負荷が大きくなる。設計者は、電池セルの仕様、用途、設置環境、コスト等を考慮して、電池ブロックの状態区分の階層数および各階層の分割数を決定する。

図２の基準度数分布情報保持部１５１は、ｎ個の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの正常時における電圧順位の度数分布情報を、基準度数分布情報として保持する。より具体的には基準度数分布情報保持部１５１は、電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎごとに、電池ブロックの複数の状態区分ごとに生成された複数の基準度数分布情報を保持する。図３の状態区分１５１ａに従った場合、電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎごとに、４０種類の基準度数分布情報を保持する。

基準度数分布情報保持部１５１は、電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎごとの複数の状態区分の基準度数分布情報の初期値を予め保持してもよいし、当該基準度数分布情報を運用開始後に実際の測定値で埋めていってもよい。前者の場合、予め各状態区分の環境下で実測またはシミュレーションした値を初期値として、基準度数分布情報保持部１５１に保持しておく。後者の場合、全ての状態区分の基準度数分布情報が埋まらない場合も発生するが、当該設置環境下で必要な状態区分の基準度数分布情報が埋まっていれば、実運用上問題ない。

度数分布情報生成部１４４は、生成した各電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの電圧順位の度数分布情報と、状態区分部１４２から取得した各電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの電圧計測時の状態区分を紐付けて、一時保持部１４５に一時保持する。

基準度数分布情報更新部１４６は、所定の更新期間が経過する度に、一時保持部１４５に保持された度数分布情報を使用して、基準度数分布情報保持部１５１に保持されている状態区分別の各電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの基準度数分布情報の内、更新可能な基準度数分布情報を更新する。所定の更新期間は例えば、１０分、１時間、１日などに設定される。

更新可能な基準度数分布情報は、一時保持部１４５に状態区分に対応して保持された度数分布情報である。なお同じ電池ブロックの同じ状態区分の基準度数分布情報の更新は、後述する比較処理で電圧順位の度数分布情報に有意差がみとめられない状態であれば、一時保持部１４５に保持された度数分布情報で当該基準度数分布情報を置き換える。短期間で基準度数分布情報を更新することで、後述する比較処理において電池セルの劣化の影響を取り除くことができる。

同じ電池ブロックの同じ状態区分の基準度数分布情報に対して、後述する比較処理で電圧順位の度数分布情報に有意差があった場合、当該基準度数分布情報を更新しない。大きな環境変化や電池ブロックに異常が発生している可能性があり、無条件に更新せずに現在の電池ブロックの状況を確認する必要がある。

また基準度数分布情報更新部１４６は、ｎ個の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの均等化制御の終了時にも、一時保持部１４５に保持された度数分布情報を使用して、基準度数分布情報保持部１５１に保持されている状態区分別の各電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの基準度数分布情報の内、更新可能な基準度数分布情報を更新する。

均等化制御は、直列接続されたｎ個の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの電圧またはＳＯＣを揃える制御である。例えば、ｎ個の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの電圧またはＳＯＣ間のバラツキが所定値以上になると、最も電圧またはＳＯＣが低い電池ブロックの電圧またはＳＯＣに揃えるよう、残りの電池ブロックを放電させる。均等化制御はｎ個の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの電圧またはＳＯＣ間のバラツキに応じて不定期に実行されるため、均等化制御の終了をトリガとする基準度数分布情報の更新処理は不定期に発生する。

比較部１４７は、度数分布情報生成部１４４により生成された電池ブロックの度数分布情報と、当該電池ブロックの電圧計測時の状態区分に対応する状態区分の当該電池ブロックの、基準度数分布情報保持部１５１に保持された基準度数分布情報とを比較する。比較処理としては、統計的に母集団の「中央値」や、「最大度数の順位」に有意差があるかを検定する。単純に、標本集団の度数分布の「中央値」や、「最大度数の順位」が一致しているか否かの比較でもよい。また度数分布の各度数を重み付け加算して導出した代表値が略一致しているか否かを比較してもよい。

異常判定部１４８は、比較部１４７による比較の結果、判定対象の度数分布情報と、基準度数分布情報との間に有意差が発生している電池ブロックを異常と判定する。異常判定部１４８は過去複数回の判定結果をもとに、異常の種別を推定することができる。例えば異常判定部１４８は、異常が発生している電池ブロックの度数分布情報に含まれる電圧順位が、充電中は上昇方向に変化し、放電中は下降方向に変化するとき、当該電池ブロックに含まれる少なくとも１つの電池セルが並列回路から脱落していると推定する。電池セルの脱落は、当該電池セルの断線（ヒューズの溶断等)または当該電池セル自体の動作不能により発生する。

また異常判定部１４８は、異常が発生している電池ブロックの度数分布情報に含まれる電圧順位が、充電中も放電中も下降方向に変化するとき、当該電池ブロックに含まれる少なくとも１つの電池セルに微小短絡が発生していると推定する。微小短絡は、セパレータのずれによる正極と負極の接触、電池セル内への異物混入による導電路の発生等に起因して発生する。微小短絡が発生すると、電池セルの正極と負極間に導電路が形成されるため、微小短絡が発生した電池セルでは充放電の停止中にも電流が流れ、電圧およびＳＯＣが低下していく。

図４（ａ）、（ｂ）は、異常セルを含む電池ブロックと正常な電池ブロックそれぞれのＳＯＣと電圧の関係を示す図である。異常セルが発生する前は、全ての電池ブロックは、図４（ａ）、（ｂ）の正常な電池ブロックの関係状態にある。図４（ａ）は、脱落セルを含む電池ブロックと正常な電池ブロックそれぞれのＳＯＣと電圧の関係を示している。脱落セルを含む電池ブロックでは電池セルの並列数が減少し、電池ブロック全体の容量が減少する。従って充電時／放電時のいずれにおいても、電池ブロック全体の内部抵抗が増加する。そのため、脱落セルを含む電池ブロックの電圧順位は、充電時は上昇方向に変化しやすくなり、放電時は下降方向に変化しやすくなる。なお電流が大きいほど、及び／又は並列数が少ないほど、順位変動が早く発生する。

図４（ｂ）は、微小短絡セルを含む電池ブロックと正常な電池ブロックそれぞれのＳＯＣと電圧の関係を示している。微小短絡セルを含む電池ブロックではリーク電流が発生するため容量が減少していく。従って電池ブロック全体の内部抵抗は放電時は増加し、充電時は減少する。そのため、微小短絡セルを含む電池ブロックの電圧順位は、充電時も放電時も下降方向に変化しやすくなる。なお電流が大きいほど、順位変動が早く発生する。

図５は、本発明の実施の形態に係る電池管理装置１０の動作例を示すフローチャートである。制御部１４は、電圧計測部１１、電流計測部１３及び温度計測部１２から各電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの電圧値、電流値、及び温度値を取得する（Ｓ１０）。ＳＯＣ算出部１４１は、取得された電圧値および電流値をもとに各電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、ＢｎのＳＯＣを算出する（Ｓ１１）。状態区分部１４２は、各電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、ＢｎのＳＯＣ、電流値、及び温度値をもとに各電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの状態を区分する（Ｓ１２）。

順位付与部１４３は、ｎ個の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの電圧値に降順に順位を付与する（Ｓ１３）。度数分布状態の生成タイミングが到来すると（Ｓ１４のＹ）、度数分布情報生成部１４４は、各電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの度数分布情報を生成する（Ｓ１５）。度数分布状態の生成タイミングが到来しない間は（Ｓ１４のＮ）、ステップＳ１０−Ｓ１３の処理を繰り返す。

基準度数分布情報の更新タイミングが到来すると（Ｓ１６のＹ）、基準度数分布情報更新部１４６は、一時保持部１４５に保持される度数分布情報を用いて、更新可能な基準度数分布情報を更新する（Ｓ１７）。基準度数分布状態の更新タイミングが到来していない場合は（Ｓ１６のＮ）、ステップＳ１７の処理はスキップする。基準度数分布情報の更新タイミングは、定期更新のタイミングと均等化制御終了のタイミングで到来する。

比較部１４７は、対象となる度数分布情報と、対応する電池ブロック及び状態区分の基準度数分布情報とを比較する（Ｓ１８）。両者に有意差がある場合（Ｓ１８のＹ）、異常判定部１４８は、当該電池ブロックを異常と判定する（Ｓ１９）。両者に有意差がない場合（Ｓ１８のＮ）、ステップＳ１０に遷移する。電池管理装置１０の電源がオンの間（Ｓ２０のＮ）、ステップＳ１０−Ｓ１９までの処理が繰り返し実行される。

以上説明したように本実施の形態によれば、直列接続された複数の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの電圧順位の変化を監視することにより、異常な電池セルを含む電池ブロックを検出することができる。通常、複数の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの電圧順位は、電池セルに異常がなく、隣接する電池ブロックが同じように温度推移する場合、変動せず一定の状態に保たれる。逆にいえば、隣接する電池ブロックが同じように温度推移しているにも関わらず、電圧順位が変動している場合は電池セルに異常が発生していると推定できる。

従来の、電圧値の差異や内部抵抗値の差異が閾値を超えるか否かを判定して検出する方法と比較して、本実施の形態に係る方法は、異常セルを含む電池ブロックを短時間で高精度に検出することができる。従来の方法では、誤検出を防止するために閾値を大きめに設定する必要があり、異常検出までに時間がかかったが、本実施の形態に係る方法では、閾値を大きめに設定する必要がなく、比較的短時間で異常を検出できる。また均等化制御が発動される前に異常を検出できるため、均等化制御により、電池ブロック間の電圧差が補正され、異常が検出されなくなることを防止できる。

また本実施の形態に係る方法は、電圧順位の変化だけで異常の有無を判定するため、内部抵抗を算出する場合における電流、電圧等の複数のパラメータの誤差を考慮する必要がない。また本実施の形態に係る方法によれば、異常セルを含む電池ブロックの電圧順位の変化方向から異常の種別を推定することができる。また基準度数分布情報を比較的短期間で更新することにより、電池セルの劣化の影響を低減できる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上述の実施の形態では、蓄電モジュール２０を構成するｎ個の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎの全てを対象に電圧順位を付与した。この点、蓄電モジュール２０を構成するｎ個の電池ブロックＢ１、Ｂ２、・・・、Ｂｎを、温度が近似する複数のグループに分類し、温度が近似するグループごとに電圧順位を付与して、グループ単位で異常検出処理を実行してもよい。

また上述の実施の形態では、蓄電モジュールとして、１つ以上の電池セルを含む電池ブロックを用いる例を想定したが、１つ以上のキャパシタセル（例えば、電気二重層キャパシタセル、リチウムイオンキャパシタセル）を含む蓄電ブロックを用いてもよい。

なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。

［項目１］
蓄電セル（Ｓ１１−Ｓｎｍ）をｍ（ｍは１以上の整数）個、並列に接続した蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）を、ｎ（ｎは２以上の整数）個、直列に接続した蓄電モジュール（２０）を管理する管理装置（１０）であって、
前記ｎ個の蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）のｎ個の電圧を計測する電圧計測部（１１）と、
前記ｎ個の蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）に対して、計測した電圧値の大小の順で、大きい順／小さい順に、順位を付与する順位付与部（１４３）と、
正常時の順位状態に対して、異なる順位状態となった際に異常検知する判定部（１４８）と、
を備えることを特徴とする管理装置（１０）。
これによれば、異常な蓄電セルを含む蓄電ブロックを短時間で高精度に検出することができる。
［項目２］
前記順位状態は、電圧値の大小の順位に対する度数分布、または度数分布に対応する統計指標値であることを特徴とする項目１に記載の管理装置（１０）。
「統計指標値」として、中央値、最大頻度値、平均値、分散、標準偏差などを使用することができる。
［項目３］
前記判定部（１４８）は、前記順位状態の有意差を検定することを特徴とする項目１または２に記載の管理装置（１０）。
これによれば、順位状態の高精度な比較を行うことができる。
［項目４］
前記ｎ個の蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）ごとに、設定期間内に付与された、計測電圧の順位を集計して、電圧順位の度数分布情報を生成する度数分布情報生成部（１４４）と、
前記ｎ個の蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）の正常時における電圧順位の度数分布情報を、基準度数分布情報として保持する基準度数分布情報保持部（１５１）と、
前記度数分布情報生成部（１４４）により生成された各蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）の度数分布情報と、前記基準度数分布情報保持部（１５１）に保持されている各蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）の基準度数分布情報を比較する比較部（１４７）と、
をさらに備え、
前記判定部（１４８）は、比較の結果、判定対象の度数分布情報と、基準度数分布情報との間に単純差または有意差が発生している蓄電ブロックを異常と判定する、
ことを特徴とする項目１から３のいずれに記載の管理装置（１０）。
これによれば、異常な蓄電セルを含む蓄電ブロックを短時間で、さらに高精度に検出することができる。
［項目５］
前記順位付与部（１４３）は、前記ｎ個の蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）に対して、値が大きい順に、順位を付与し、
前記判定部（１４８）は、
異常が発生している蓄電ブロックの度数分布情報に含まれる電圧順位が、充電中に上昇方向に変化しているとき、当該蓄電ブロックの電池容量の減少、または内部抵抗の増加の異常が発生していると推定し、
異常が発生している蓄電ブロックの度数分布情報に含まれる電圧順位が、充電中に下降方向に変化しているとき、当該蓄電ブロックの内部もしくは外部において短絡異常の経路が形成していると推定する、
ことを特徴とする項目４に記載の管理装置（１０）。
これによれば、電圧順位の変化方向により異常の種別を推定することができる。
［項目６］
前記順位付与部（１４３）は、前記ｎ個の蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）に対して、値が大きい順に、順位を付与し、
前記判定部（１４８）は、
異常が発生している蓄電ブロックの度数分布情報に含まれる電圧順位が、充電中は上昇方向に変化し、放電中は下降方向に変化するとき、当該蓄電ブロックの電池容量の減少、または内部抵抗の増加の異常が発生していると推定し、
異常が発生している蓄電ブロックの度数分布情報に含まれる電圧順位が、充電中も放電中も下降方向に変化するとき、当該蓄電ブロックの内部もしくは外部において短絡異常の経路が形成していると推定する、
ことを特徴とする項目４に記載の管理装置（１０）。
これによれば、電圧順位の変化方向により異常の種別を推定することができる。
［項目７］
前記基準度数分布情報保持部（１５１）は、前記蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）ごとに、当該蓄電ブロックの複数の状態区分ごとに生成された複数の基準度数分布情報を保持し、
前記比較部（１４７）は、前記度数分布情報生成部（１４４）により生成された蓄電ブロックの度数分布情報と、当該蓄電ブロックの電圧計測時の状態区分に対応する状態区分の当該蓄電ブロックの基準度数分布情報とを比較する、
ことを特徴とする項目４から６のいずれかに記載の管理装置（１０）。
これによれば、蓄電ブロックの状態を考慮した高精度な比較が可能となる。
［項目８］
前記蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）の複数の状態区分は、前記蓄電ブロックのＳＯＣ(State Of Charge)、前記蓄電ブロックの温度、前記蓄電ブロックに流れる電流の向き、及び前記蓄電ブロックに流れる電流の値、の少なくとも１つの項目を基準に分類された状態区分であることを特徴とする項目７に記載の管理装置（１０）。
これによれば、蓄電ブロックの電圧に影響を与える要素を考慮した精緻な状態区分が可能となる。
［項目９］
前記度数分布情報生成部（１４４）により生成された各蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）の度数分布情報と、当該蓄電ブロックの電圧計測時の状態区分を一時的に保持する一時保持部（１４５）と、
所定の更新期間が経過する度に、前記一時保持部（１４５）に保持された度数分布情報を使用して、前記基準度数分布情報保持部（１５１）に保持されている状態区分別の各蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）の基準度数分布情報の内、更新可能な基準度数分布情報を更新する基準度数分布情報更新部（１４６）と、
をさらに備えることを特徴とする項目８に記載の管理装置（１０）。
これによれば、基準度数分布情報との比較において、正常な劣化過程は、徐々に進行するため、劣化推移よりも短い時間間隔の状態比較とすることで、蓄電ブロックの正常な劣化による状態変化の影響を取り除くことができる。
［項目１０］
前記基準度数分布情報更新部（１４６）は、さらに前記ｎ個の蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）の均等化制御の終了時に、前記一時保持部（１４５）に保持された度数分布情報を使用して、前記基準度数分布情報保持部（１５１）に保持されている状態区分別の各蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）の基準度数分布情報の内、更新可能な基準度数分布情報を更新することを特徴とする項目９に記載の管理装置（１０）。
これによれば、ｎ個の蓄電ブロック（Ｂ１−Ｂｎ）のＳＯＣが揃った状態で、基準度数分布情報を更新することができる。
［項目１１］
蓄電モジュール（２０）と、
前記蓄電モジュール（２０）を管理する項目１から１０のいずれかに記載の管理装置（１０）と、
を備えることを特徴とする蓄電システム（１）。
これによれば、異常な蓄電セルを含む蓄電ブロックを短時間で高精度に検出することができる。

１蓄電システム、１０電池管理装置、１１電圧計測部、１２温度計測部、１３電流計測部、１４制御部、１４１ＳＯＣ算出部、１４２状態区分部、１４３順位付与部、１４４度数分布情報生成部、１４５一時保持部、１４６基準度数分布情報更新部、１４７比較部、１４８異常判定部、１５記憶部、１５１基準度数分布情報保持部、２０蓄電モジュール、Ｂ１第１電池ブロック、Ｂ２第２電池ブロック、Ｂｎ第ｎ電池ブロック、Ｓ１１電池セル、Ｒ１シャント抵抗、Ｔ１第１サーミスタ、Ｔ２第２サーミスタ、Ｔｎ第ｎサーミスタ。

Claims

蓄電セルをｍ（ｍは１以上の整数）個、並列に接続した蓄電ブロックを、ｎ（ｎは２以上の整数）個、直列に接続した蓄電モジュールを管理する管理装置であって、
前記ｎ個の蓄電ブロックのｎ個の電圧を計測する電圧計測部と、
前記ｎ個の蓄電ブロックに対して、計測した電圧値の大小の順で、大きい順／小さい順に、順位を付与する順位付与部と、
正常時の順位状態に対して、異なる順位状態となった際に異常検知する判定部と、
を備えることを特徴とする管理装置。
前記順位状態は、電圧値の大小の順位に対する度数分布、または度数分布に対応する統計指標値であることを特徴とする請求項１に記載の管理装置。
前記判定部は、前記順位状態の有意差を検定することを特徴とする請求項１または２に記載の管理装置。
前記ｎ個の蓄電ブロックごとに、設定期間内に付与された、計測電圧の順位を集計して、電圧順位の度数分布情報を生成する度数分布情報生成部と、
前記ｎ個の蓄電ブロックの正常時における電圧順位の度数分布情報を、基準度数分布情報として保持する基準度数分布情報保持部と、
前記度数分布情報生成部により生成された各蓄電ブロックの度数分布情報と、前記基準度数分布情報保持部に保持されている各蓄電ブロックの基準度数分布情報を比較する比較部と、
をさらに備え、
前記判定部は、比較の結果、判定対象の度数分布情報と、基準度数分布情報との間に単純差または有意差が発生している蓄電ブロックを異常と判定する、
ことを特徴とする請求項１からの３のいずれかに記載の管理装置。
前記順位付与部は、前記ｎ個の蓄電ブロックに対して、値が大きい順に、順位を付与し、
前記判定部は、
異常が発生している蓄電ブロックの度数分布情報に含まれる電圧順位が、充電中に上昇方向に変化しているとき、当該蓄電ブロックの電池容量の減少、または内部抵抗の増加の異常が発生していると推定し、
異常が発生している蓄電ブロックの度数分布情報に含まれる電圧順位が、充電中に下降方向に変化しているとき、当該蓄電ブロックの内部もしくは外部において短絡異常の経路が形成していると推定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の管理装置。
前記順位付与部は、前記ｎ個の蓄電ブロックに対して、値が大きい順に、順位を付与し、
前記判定部は、
異常が発生している蓄電ブロックの度数分布情報に含まれる電圧順位が、充電中は上昇方向に変化し、放電中は下降方向に変化するとき、当該蓄電ブロックの電池容量の減少、または内部抵抗の増加の異常が発生していると推定し、
異常が発生している蓄電ブロックの度数分布情報に含まれる電圧順位が、充電中も放電中も下降方向に変化するとき、当該蓄電ブロックの内部もしくは外部において短絡異常の経路が形成が発生していると推定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の管理装置。
前記基準度数分布情報保持部は、前記蓄電ブロックごとに、当該蓄電ブロックの複数の状態区分ごとに生成された複数の基準度数分布情報を保持し、
前記比較部は、前記度数分布情報生成部により生成された蓄電ブロックの度数分布情報と、当該蓄電ブロックの電圧計測時の状態区分に対応する状態区分の当該蓄電ブロックの基準度数分布情報とを比較する、
ことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の管理装置。
前記蓄電ブロックの複数の状態区分は、前記蓄電ブロックのＳＯＣ(State Of Charge)、前記蓄電ブロックの温度、前記蓄電ブロックに流れる電流の向き、及び前記蓄電ブロックに流れる電流の値、の少なくとも１つの項目を基準に分類された状態区分であることを特徴とする請求項７に記載の管理装置。
前記度数分布情報生成部により生成された各蓄電ブロックの度数分布情報と、当該蓄電ブロックの電圧計測時の状態区分を一時的に保持する一時保持部と、
所定の更新期間が経過する度に、前記一時保持部に保持された度数分布情報を使用して、前記基準度数分布情報保持部に保持されている状態区分別の各蓄電ブロックの基準度数分布情報の内、更新可能な基準度数分布情報を更新する基準度数分布情報更新部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の管理装置。
前記基準度数分布情報更新部は、さらに前記ｎ個の蓄電ブロックの均等化制御の終了時に、前記一時保持部に保持された度数分布情報を使用して、前記基準度数分布情報保持部に保持されている状態区分別の各蓄電ブロックの基準度数分布情報の内、更新可能な基準度数分布情報を更新することを特徴とする請求項９に記載の管理装置。
蓄電モジュールと、
前記蓄電モジュールを管理する請求項１から１０のいずれかに記載の管理装置と、
を備えることを特徴とする蓄電システム。